1、 长春工程学院土木学院（道桥） 马鹿沟线二级公路 01 标段施工图设计 S-3-1第三篇 公路路基、路面及排水设计一路基设计第一节 路基处理方案1、路基结构属于山岭重丘区地貌，地势起伏大，植被为旱田，填土高度均较大。 2、路基填土标准查规范可知，二级公路 CBR，压实度的标准如下：路堤填料最小强度及压实度要求 表 3.1填料最小强度（CBR） （%） 路堤压实度项目分类路面底面以下深度（m） 二级公路上路堤 0.81.5 4 94下路堤 1.5 以下 3 93第二节 路基稳定性验算1、 直线法（砂类土）砂性土路基边坡，渗水性强，粘性差，边坡稳定性主要靠其内摩擦力。图 3.1 直线法草图车辆荷载
2、换算：对于填土表面的车辆荷载可近似地按均布荷载来考虑，并将其换算为容重与填土相同的均布土层。H=5.25m,取 C=8.3KPa3/2.17mKN2.5qh0附加荷载强度 q 按内插法求得：q=15.94KPa 表 3.2H（m） q(KPa) H(m) q(KPa)H2.0 20.0 H10.0 10.0所以 qh93.00试算中点处 K 值： sincoQCLtgTCLNfR其中：w 滑动面的倾角f摩擦系数，f= tgL滑动面的长度N滑动面的法向分力 T滑动面的切向分力C滑动面上的粘结力Q滑动体的重力KN90.74139.0125.13如图所示， 25tg1.4mL53.187.02长春工
3、程学院土木学院（道桥） 马鹿沟线二级公路 01 标段施工图设计 S-3-2sincoQCLtgK25.173. 12.4sin9053.8394tg同理可得： 点处 K=2.864点处 K=4.72边缘处 K=5.72所以该路基边坡稳定。2、曲线法（粘性土）（1） 粘性土边坡滑动面多数呈现曲面，计算图式如下：对于粘性土，取 ，内摩擦角 ，土的粘聚力 c=35.7Kpa，填土高3/4.19mKN 8.14H=5.25m 车辆荷载引起的附加土侧压力按等代均布土层厚度计算 表 3.3H（m） q(KPa) H(m) q(KPa)H2.0 20.0 H10.0 10.0注：中间值可有表中数值直线内插计
4、算q=15.94KPa ， mqh82.0419.5（2）用方格纸绘制路堤横断面图（3）按 4.5H 法确定滑动圆心辅助线由 。据此角分别自坡脚和左顶点，作直线相交于 O 点，BO 的延长线即为滑动圆心35,621辅助线（4）绘出三种不同位置的滑动曲线一条通过路基中线 一条通过路基的左边缘 一条通过距左边缘 1/4 路基宽处（5）用直线连接可能滑弧的两端点，并作此直线的中垂线相交于滑动圆心辅助线 BO 于 A 点。A 点既是该滑动曲线的中心（6）将圆弧范围土体分成 810 段，先由坡脚起每 5m 一段，最后一段可略小（7）算出滑动曲线每一分段中点与圆心竖线之间的偏角 iRiisn式中 分段中心
5、距圆心竖线的水平距离，圆心竖线左侧为负，右侧为正ixR滑动曲线半径（8）每一分段的滑动圆弧线可近似取直线，将各分图简化为梯形或三角形，计算其面积 ，其中包括荷载换i算成土柱部分的面积在内（9）以路堤纵向长度 1m 计算出各分段的重力 iG（10）将每一段的重力 化为两个分力： iGa)在滑动曲线法线方向分力： iiiNcosb)在滑动曲线切线方向分力： iiiGTn并分别求出此两者之和 和ii（11）算出滑动曲线圆弧长 L（12）计算稳定系数以 1/4 点处为例，采用条分法，将滑动土体分成若干土条，分条计算作用力和力矩，并采用下式计算稳定系数 K 值 iTcLNf式中： 各土条法向分力，i i
6、iiQos各土条切向分力， ，有正负之分iTiiin各土条重心与圆心连接线对竖轴 y 的夹角，由水平间距 与半径 R 而定i iX，y 轴右侧取正值，左侧取负值。Rxarctgii长春工程学院土木学院（道桥） 马鹿沟线二级公路 01 标段施工图设计 S-3-3L滑动面圆弧全长弧 。L=AD01475.RLi圆心角，0xRdarcsinrsi0圆弧 1（过距左边缘 1/4 路基宽处）图 3.2 1/4 路基处稳定性图边坡稳定性分析见下表 距离路基左边缘 1/4 时 ：R=9.52m条分法粘性土路堤边坡稳定性计算表 表 3.4土条号ix)(iisnicosiF(m2)iQ(KN)(KN)iNiT(
7、KN)L(m)1 8.55 “385460.8981 0.4398 2.13 41.32 18.17 37.112 7.05170.7405 0.6720 8.88 170.50 114.58 126.263 5.05 “230.5305 0.8477 12.14 235.52 199.65 124.944 3.05 “94180.3204 0.9473 13.605 263.94 250.03 84.575 1.05 “560.1103 0.9939 11.40 221.16 219.81 24.3914.886 -0.95 “37450.0998 0.9950 8.64 167.62 16
8、6.78 -16.737 -2.95 “6180.3099 0.9508 5.2 100.88 95.92 -31.268 -3.55 “020.3729 0.9279 0.9 17.46 16.20 -6.511081.14 342.77iNiT264.08.1tgf计算 1/4 路基宽处的稳定系数：25.138.7.342.1518.1 KTclNfKini所以在 1/4 处，该边坡稳定性符合要求同理可得，起点处 K=3.0K=1.25,也满足要求，故该路基稳定。当滑动曲线位于 1/2 路基宽度处，通过右边缘 1/4 路基宽度处以及通过路基右边缘时，均处于稳定，不需验算当滑动曲线位于左边缘
9、 1/4 路基宽度处以及通过路基左边缘处，圆心均交于路基外，均需验算3、 表解法据边坡 1：1.5，查得五个圆心的 A 与 B 值。264.08.tgf3514197HC通过表解法解得：见下表 BfAK长春工程学院土木学院（道桥） 马鹿沟线二级公路 01 标段施工图设计 S-3-4表解法计算结果表 表 3.5 圆心/项目 O 1O 2O 3O 4O 5A 3.06 2.54 2.15 1.90 1.71B 6.25 6.50 7.15 8.33 10.10K 3.00 2.95 3.08 3.43 4.00边坡稳定性系数 K ，故满足稳定性要求25.19.min第三节 重力式挡土墙设计挡土墙是
10、为防止土体坍滑而修筑的，主要承受侧向土压力。挡土墙类型的选择应根据与所支挡土体的稳定平衡调价，考虑荷载的大小和方向、地形、地质状况、冲刷深度、基础的埋置深度，基底的承载力设计值和不均匀沉降，可能的地震作用，与其他构造物的衔接，墙面的外观美感，施工难易、造价高低、环境特点等因素，综合比较后确定。挡土墙的作用及要求作用：（1）路肩墙或路堤墙设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基边坡或基地滑动，确保路基稳定，同时可收缩填土坡脚，减少填土数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路的既有建筑物（2）滨河及水库路堤，在傍水一侧设置挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和侵蚀，也是减少压缩河床或少占库容的有效
11、措施（3）设置在隧道口或明洞口的挡土墙，可缩短隧道或明洞长度，降低工程造价 （4）设置在桥梁两端的挡土墙，作为翼墙或侨台，起着护台及连接路堤的作用（5）抗滑挡土墙则可用于防止滑坡要求：（1）不产生墙身沿基地的滑移破坏（2）不产生墙身绕墙趾倾覆（3）不出现因基底过渡的不均匀沉陷而引起墙身的倾斜（4）地基不产生过大的下沉（5）墙身截面不产生开裂破坏选择 K1+540K1+690，设置挡墙，形式为重力式仰斜路肩墙，具体尺寸如下：拟采用浆砌片石重力式路肩墙，墙高 10m，填土高 0m，埋深 1.0m,墙背与墙面平行，为 1：0.25，设计车辆荷载公路级。墙后填土容重为 ，内摩擦角角 ，砌体容重3/18
12、mKN 353/2mKNk重力式挡土墙计算图示如下：图 3.3 重力式挡土墙计算示意图1、按墙高确定的附加荷载强度进行换算：，插值法求得 q=10.625KParqh0所以 m59.根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算：= =0.58m0rLGh6.5182、主动土压力计算：长春工程学院土木学院（道桥） 马鹿沟线二级公路 01 标段施工图设计 S-3-5假设破裂面交于荷载内，仰斜 1425.0tgA5.38.173(H+2 )H = =66.990210h20A1)902(d - H(H+2 ) =0.5 0.59- 11 (11+2 0.59) (-0.2493)=12.906BtgA= =
13、0.250A25.0.385.35.38 tgtctgtg=0.975 27.4art验算假定： 894.6)23.095.(1_)tn(t Hd=0.5 d+ =6.50l)sin(cotgK5.3827.4i 2.0.t=0.136 29.10.101 HhKKNE 7.65.3.821 X 414cos7.65)cos( Y 3ininmkhHZy 50.329.180310tgByx 8.倾斜基底，土压力对墙趾 O 的力臂改为：mbZy31.2.01mtgx 78.1)25.0(.1 3、设计挡土墙截面选择墙面平行于墙背，基底倾斜 1：5（ ） ，墙顶宽 1.2m。0（1） 计算墙身重
14、及其力臂 ，计算结果如下：GZ4.872.V1370626.8.21KNVGk9415.37.02128.0sinco.0h 4187.12.1 tgtghHZG=0.362（2） 抗滑稳定性896.14.65109.15 2.00)3.(.1xQyEGtg长春工程学院土木学院（道桥） 马鹿沟线二级公路 01 标段施工图设计 S-3-6所以抗滑稳定性满足要求（3） 抗倾覆稳定性验算：08.21 5.26483.14.362.015.48.93)(.1 yxyQGZEZ所以抗倾覆稳定性也满足要求。（4） 基底应力验算：NZBe2 m165.yxGEZ609. 13.45.219331.26457
15、860.48.213112yyxGZ9.06.0.25BeBeANP61maxe1min其中 01011 sincos. xQyQGEENK4.20 18sin64.583.459 KPaBeANP 90.24165.0165.4201max e.1min 其中 A= 2 65.0mB（5） 截面应力计算：墙体，墙背相平行，截面最大应力出现在接近基底处，由基底应力验算可知偏心距及基底应力均满足要求，故墙身截面应力也能满足要求，故不做验算。通过上述计算及验算，所拟截面满足各项要求，故决定采用次截面：顶宽 b=1.2m，墙面、墙背平行，墙面仰斜 ，倾斜基底 1：5，仰斜式浆砌片石重力式路肩墙。14
